Dos planetas potencialmente habitables alrededor de una estrella cercana
Con la ayuda del instrumento CARMENES, en Almería, un equipo internacional ha descubierto dos pequeños planetas terrestres orbitando en torno a Teegarden, una enana roja de la vecindad solar. Los planetas tienen masas similares a la Tierra y sus temperaturas podrían ser lo suficientemente suaves como para albergar agua líquida en sus superficies.
Recreación artística del sistema de la Estrella de Teegarden, mostrando también nuestro sistema solar. / Universidad de Göttingen
Situada a una distancia de solo 12,5 años luz, en la constelación de Aries, con un radio siete veces menor que el solar y con un 8% de la masa del Sol, la Estrella de Teegarden es una de las enanas rojas más pequeñas que se conocen. A pesar de su proximidad, es tan tenue (1.500 veces más débil que el Sol) que no fue identificada hasta el año 2003.
Los planetas Teegarden b y Teegarden c tienen masas similares a la Tierra y podrían albergar agua líquida en sus superficies
Ahora, un equipo internacional de investigadores ha descubierto dos pequeños planetas terrestres, denominados Teegarden b y c, alrededor de esta estrella. Los planetas tienen masas similares a la Tierra y sus temperaturas podrían ser lo suficientemente suaves como para albergar agua líquida en sus superficies.
El estudio se publica en la revista Astronomy & Astrophysics y lo lideran científicos de la Universidad de Göttingen (Alemania), pero también participan investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), el Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), el Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA) y el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC).
Las observaciones que han permitido descubrir estos dos exoplanetas han sido realizadas con el instrumento CARMENES (Calar Alto High-Resolution Search for M dwarfs with Exoearths with Near-infrared and optical Échelle Spectrographs), un espectrógrafo óptico y de infrarrojo cercano de alta resolución construido en colaboración con once instituciones de investigación españolas y alemanas. Está instalado en el telescopio de 3,5m del Centro Astronómico Hispano Alemán de Calar Alto, en Almería.
“Hemos estado observando esta estrella con el instrumento CARMENES desde el inicio de la campaña de observaciones hace tres años, con el fin de medir su movimiento con gran precisión”, explica Mathias Zechmeister, investigador postdoctoral de la Universidad de Göttingen (Alemania) y autor principal del artículo.
Técnica Doppler para descubrir exoplanetas
El método utilizado para la detección de los planetas es conocido como técnica Doppler. Cuando un planeta se mueve en su órbita alrededor de una estrella, provoca en esta un pequeño movimiento de acercamiento y alejamiento que induce un efecto sutil de desplazamiento Doppler en la luz observada procedente de la estrella.
La sensibilidad del instrumento CARMENES es tal que puede llegar a medir este desplazamiento con una gran precisión. Aunque los planetas pequeños producen desplazamientos también diminutos en la luz de la estrella, estos son más fáciles de detectar en estrellas enanas rojas como la de Teegarden porque el movimiento que provoca el planeta es mayor y se repite con más frecuencia.
La Estrella de Teegarden, una de las enanas rojas más pequeñas que se conocen, está situada a una distancia de 12,5 años luz
“CARMENES es el primer espectrómetro de alta precisión en funcionamiento diseñado específicamente para encontrar planetas utilizando esta ventaja de la enana roja”, añade Zechmeister. La temperatura de la Estrella de Teegarden es de unos 2600º C, mucho menor que los 5500º C del Sol, por lo que irradia la mayor parte de su energía en longitudes de onda rojas e infrarrojas, convirtiéndola en un blanco ideal para CARMENES.
"La estrella de Teegarden es la más pequeña y más fría alrededor de la que se ha detectado algún planeta con el método Doppler", comenta José Antonio Caballero, coautor del estudio e investigador del CAB.
Las mediciones Doppler de la Estrella de Teegarden mostraron la presencia de, al menos, estos dos nuevos exoplanetas. Los datos indican que el planeta Teegarden b, situado a una distancia de la estrella del 2,5% de la distancia Tierra-Sol, tiene una masa similar a la de la Tierra y un periodo orbital de 4,9 días. El planeta Teegarden c es también similar al nuestro en términos de masa, completando su órbita en 11,4 días y distando de la estrella un 4,5% de la distancia Tierra-Sol.
Dado que la Estrella de Teegarden irradia mucha menos energía que el Sol, las temperaturas en estos planetas deberían ser templadas y por eso podrían, en principio, albergar agua líquida en su superficie, especialmente el más exterior, Teegarden c. Este tipo de planetas son el objetivo principal para futuras búsquedas de vida más allá de nuestro sistema solar.
Consorcio CARMENES y ayuda de otros telescopios
A diferencia de los descubrimientos anteriores de CARMENES, en los que se combinaban mediciones de varios instrumentos, como en el caso de la Estrella de Barnard b, todas las mediciones Doppler de alta precisión y las observaciones de seguimiento utilizadas para este hallazgo han sido obtenidas por el consorcio CARMENES.
Las observaciones se han realizado, entre otros, con el Telescopio de Calar Alto, el Observatorio de Sierra Nevada y el Telescopio Joan Oró-Montsec
Varios grupos dentro del consorcio usaron telescopios más pequeños para monitorear los cambios en el brillo de la estrella a fin de descartar explicaciones alternativas tales como manchas estelares u otras características de la superficie. Las actividades de seguimiento incluyeron campañas fotométricas intensivas en el Telescopio de Calar Alto de 1,23 m, el Observatorio de Sierra Nevada y el Telescopio Joan Oró-Montsec, entre otros.
“Este descubrimiento es un gran éxito para el proyecto CARMENES, que fue diseñado específicamente para buscar planetas alrededor de las estrellas menos masivas”, dice Ignasi Ribas, coautor del estudio e investigador del IEEC en el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC). Los nuevos planetas son el décimo y undécimo en el recuento de los descubrimientos de exoplanetas hechos con CARMENES.
“Los dos planetas pueden ser parte de un sistema más grande”, dice Stefan Dreizler, catedrático de la Universidad de Goettingen y coautor del estudio, y añade: “Las estrellas de muy baja masa parecen tener sistemas planetarios densamente poblados”. Más datos pueden revelar un sistema aún más rico.
“La característica única de nuestro instrumento, que le permite observar simultáneamente en el visible y en el infrarrojo cercano, es fundamental para confirmar la naturaleza de las señales detectadas con ambos canales como debido a la presencia de planetas en órbita, ya que en este caso, la amplitud de la señal no depende del canal con que se mida, al contrario de lo que pasa cuando la señal se debe a variabilidad intrínseca de la estrella”, señala Pedro Amado, científico del CSIC en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA) e investigador adjunto principal de CARMENES.
Por su parte, el IAC también ha participado muy activamente en las campañas fotométricas de la estrella. Estas se han llevado a cabo con instrumentos como Muscat2, instalado en el Telescopio Carlos Sánchez, del Observatorio del Teide (Tenerife), y con infraestructuras de la red de telescopios de Las Cumbres Observatory, entre otras.
Tránsitos en el sistema solar vistos desde Teegarden
“Estos estudios nos han permitido descartar que la señal de los planetas fuera debida a la actividad de la estrella y, en el caso de estos dos nuevos planetas, no pudimos detectar sus tránsitos”, comenta el coautor Víctor Sánchez Béjar, investigador del IAC . Para poder utilizar el método del tránsito, los planetas deben pasar por delante del disco estelar y atenuar la luz procedente de la estrella durante un instante. Esta alineación fortuita solo ocurre para una fracción muy reducida de sistemas planetarios.
Curiosamente, el sistema de la estrella de Teegarden está situado en un lugar especial en el cielo: desde esta estrella, se podrían ver los planetas de nuestro sistema solar pasando por delante del Sol y, dentro de unos pocos años, la Tierra sería visible como un planeta en tránsito para cualquiera que pudiera estar mirando.
Ilustración de la zona habitable para diferentes estrellas. / Chester Harman, Planets: PHL @ UPR Arecibo, NASA/JPL
Referencia bibliográfica:
M. Zechmeister, S. Dreizler, I. Ribas, A. Reiners, J.A. Caballero, et al. “The CARMENES search for exoplanets around M dwarfs. Two temperate Earth-mass planet candidates around Teegarden’s Star”. Astronomy & Astrophysics, junio de 2019
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